Kan en 50Hz-utformet strømtransformator fungere i et 60Hz-nett Nøkkelendringer i ytelse forklart

Kan en strømtransformator designet for 50Hz fungere på et 60Hz nett?

Hvis en strømtransformator er designet og bygget for 50Hz, kan den da kjøre på et 60Hz nett? Hvis ja, hvordan endrer de viktigste ytelsesparametrene seg?

Endringer i nøkkelparametre

• Kortslutningsimpedans: For en gitt transformator (samme spenning og kapasitet) er kortslutningsimpedansen proporsjonal med frekvens. Derfor vil en enhet designet for 50Hz som opererer på 60Hz se en økning på 20% - høyere frekvens intensiverer motstand fra alternerende lekkasje felt mot strøm.

• Tomlasttap: Fra U = 4.44fNBmS, med konstant spenning, reduserer 50Hz→60Hz Bm til 0.83x. Selv om tapet av 60Hz silisijern enhet er omtrent 1.31x det ved 50Hz, dominerer reduksjonen i Bm, som reduserer totalt tomlasttap.

• Lasttap: Lasttap inkluderer DC motstandstap (uavhengig av frekvens), virvelstrømtap ∝ f², og uforsettlig tap (∝ f²). Derfor øker 50Hz→60Hz lasttap, der størrelsen avhenger av andelen av DC motstandstap.

• Temperaturstigning: Mens tomlasttap synker, stiger lasttap (vanligvis større), som øker totaltap. Dette hever gjennomsnitts/overfladeoljetemperatur; høyere virvelstrømtap i vindingsene øker også gjennomsnitts/hottspot temperatur i vindingsene.

Kvantitativ case study

For å kvantifisere disse trender, sammenlignes beregninger for en 50Hz-designet 63MVA/110kV-transformator nedenfor.

Konklusjon

Samlet sett kan en strømtransformator designet og produsert for en nominalfrekvens på 50Hz fullt ut operere på et 60Hz nett under forutsetningen at spenningsoppkobling og overføringskapasitet på primær siden forbli uendret. Det bør merkes at i dette tilfellet vil totaltapet av transformator øke med omtrent 5%, noe som igjen fører til en økning i overfladeoljetemperatur og gjennomsnittstemperatur i vindingsene. Spesielt kan temperaturen i hottspots i vindingsene øke med mer enn 5%.

Hvis transformator allerede har en vis margin i form av hottspottemperatur i vindingsene og metalstrukturkomponenter (som klammer, risers flanger osv.), er slik drift helt akseptabel. Imidlertid, hvis hottspottemperatur i vindingsene eller metalstrukturkomponenter allerede nærmer seg grensen for å overstige standard, krever det en casestudieanalyse for å avgjøre om langtidsholdbarhet under slike forhold er akseptabelt.